一种目标OFDM信号的实时检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种目标OFDM信号的实时检测方法及装置，属于OFDM信号处理技术领域。本发明专利技术根据OFDM信号中循环前缀是有用信号的结尾部分复制的特点，对待处理信号进行间隔N点的M点滑动自相关，使得到的自相关函数不受载波频率偏差的影响；选取复信号及间隔N点复信号的M点能量作为门限值，该门限值能够跟踪信号能量的变化；根据滑动自相关的模值与自适应门限值之间的关系进行目标OFDM信号的检测。本发明专利技术解决了存在频率偏差条件下的目标OFDM信号的实时检测问题，具有自适应门限、不受载波频率偏差影响的特点，提高了OFDM信号实时检测的可靠性。

A real-time detection method and device for target OFDM signal

The invention relates to a real-time detection method and device for target OFDM signal, belonging to the field of OFDM signal processing technology. According to the characteristic that the cyclic prefix in OFDM signal is the replication of the end part of the useful signal, the processing signal is treated as M-point sliding autocorrelation with N-point interval, so that the autocorrelation function is not affected by carrier frequency deviation; the threshold value can be followed by selecting the M-point energy of complex signal and N-point interval complex signal as the threshold value. According to the relationship between sliding autocorrelation modulus and adaptive threshold, the target OFDM signal is detected. The invention solves the problem of real-time detection of target OFDM signal under the condition of frequency deviation, has the characteristics of adaptive threshold and not affected by carrier frequency deviation, and improves the reliability of real-time detection of OFDM signal.

【技术实现步骤摘要】
一种目标OFDM信号的实时检测方法及装置
本专利技术涉及一种目标OFDM信号的实时检测方法及装置，属于OFDM信号处理

技术介绍
信号检测的目的是判断目标信号的存在性，并获取目标信号的时间和频率位置信息，它是后续信号处理的基础。如何从含有噪声的观测信号中确定有用目标信号是否存在，是信号处理领域的一个重要课题。对突发信号的盲检测最常用的方法是短时能量法，该方法通过计算一段时间内的能量值来区分信号和噪声，具有计算量小，易于实现的优点，但该方法受噪声的影响比较大，门限设置较为困难；针对OFDM信号的检测问题，还可以利用OFDM信号近似正态分布的统计特性，采用高斯性检测算法识别出OFDM信号，但这种方法是基于零中频的基带信号，对载波同步要求很高。还有一些方法利用OFDM信号的循环平稳性、二阶循环累积量特征、四阶循环累量特征等方法进行识别，这些方法能够克服信道衰落的影响，但是算法的计算量很大，难以进行实时处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种目标OFDM信号的实时检测方法，以解决目前OFDM信号检测过程中门限设置困难、载波同步要求高导致检测结果不准确的问题；同时，本专利技术还提供了一种目标OFDM信号的实时检测装置。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种OFDM信号的实时检测方法，该检测方法包括以下步骤：1)采集待处理的信号数据，并将其转换为与目标OFDM符号速率匹配的复信号；2)对复信号进行逐点处理，按样点对复信号间隔N点做M点滑动自相关，其中M为目标OFDM信号的循环前缀样点数，N为有用信号的样点数，且N为2的幂次；3)计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量，并将两个能量值相乘的结果作为自适应门限值；4)根据步骤2)中得到滑动自相关的模值与自适应门限值之间的关系进行峰值点判断，当存在连续设定个数间隔为L的峰值点时，则确认检测到目标OFDM信号。本专利技术根据OFDM信号中循环前缀是有用信号的结尾部分复制的特点，对待处理信号进行间隔N点的M点滑动自相关，使得到的自相关函数不受载波频率偏差的影响；选取复信号及间隔N点复信号的M点能量作为门限值，该门限值能够跟踪信号能量的变化；根据滑动自相关的模值与自适应门限值之间的关系进行目标OFDM信号的检测。本专利技术解决了目标OFDM信号的实时检测问题，具有自适应门限、不受载波同步要求的特点，提高了OFDM信号实时检测的可靠性。进一步地，本专利技术还给出了具体峰值点判断条件，通过修正系数调整峰值点判断的虚警概率和漏警概率，所述步骤4)中的判断为峰值点所采用的判断条件为：a·C>E其中C为滑动自相关的模值，s(n)为复信号，E为自适应门限值，a为修正系数。进一步地，本专利技术还给出了复信号的确定过程，所述步骤1)中的复信号是将待处理信号经过变频、滤波和重采样处理后得到。进一步地，本专利技术为了节约乘法器资源，所述步骤2)在进行自相关运算时将M点的累积和采用流水结构的累加器实现。进一步地，本专利技术为了节约乘法器资源，所述步骤3)在计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量时均采用流水结构的累加器实现。本专利技术还提供了一种目标OFDM信号的实时检测装置，该实时检测装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：1)采集待处理的信号数据，并将其转换为与目标OFDM符号速率匹配的复信号；2)对复信号进行逐点处理，按样点对复信号间隔N点做M点滑动自相关，其中M为目标OFDM信号的循环前缀样点数，N为有用信号的样点数，且N为2的幂次；3)计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量，并将两个能量值相乘的结果作为自适应门限值；4)根据步骤2)中得到滑动自相关的模值与自适应门限值之间的关系进行峰值点判断，当存在连续设定个数间隔为L的峰值点时，则确认检测到目标OFDM信号。进一步地，所述步骤4)中的判断为峰值点所采用的判断条件为：a·C>E其中C为滑动自相关的模值，s(n)为复信号，E为自适应门限值，a为修正系数。进一步地，所述步骤1)中的复信号是将待处理信号经过变频、滤波和重采样处理后得到。进一步地，所述步骤2)在进行自相关运算时将M点的累积和采用流水结构的累加器实现。进一步地，所述步骤3)在计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量时均采用流水结构的累加器实现。进一步地，本专利技术为了提高数据处理效率，所述的处理器为FPGA，通过FPGA的全流水结构进行逐样点计算，只需占用少量的乘法器资源和少量的时钟消耗，提高了OFDM信号的实时处理能力。附图说明图1是本专利技术目标OFDM信号的实时检测方法的流程图；图2是本专利技术采用FPGA实现运算的原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。本专利技术首先采集待处理的信号数据，并将其转换为与目标OFDM符号速率匹配的复信号；然后对复信号进行逐点处理，按样点对复信号间隔N点做M点滑动自相关，其中M为目标OFDM信号的循环前缀样点数，N为有用信号的样点数，且N为2的幂次；并计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量，并将两个能量值相乘的结果作为自适应门限值；最后根据滑动自相关的模值与自适应门限值之间的关系进行峰值点判断，当存在连续设定个数间隔为L的峰值点时，则确认检测到目标OFDM信号。本专利技术从当前待处理信号能量中提取的信息作为判决信息，所选取的判决门限能够自适应跟踪信号能量的变化，解决了存在载波频率偏差条件下目标OFDM信号难以检测的问题。该方法的实现流程如图1所示，具体实施步骤如下：1、采集一定长度的待处理信号数据，经过变频、滤波和重采样处理后转换为采样率与目标OFDM符号速率匹配的复信号s(n)。对采集的信号数据，需要经过变频处理和滤波处理使信号为零中频复信号，允许存在频率偏差。根据目标OFDM的符号速率，选择合适的重采样速率，将信号重采样为与目标OFDM符号速率相匹配的复信号，使得每个复信号具有相同的整数个采样点，且有用信号的样点数N为2的幂次，得到复信号的符号样点数为L，循环前缀样点数为M，且L＝M+N。2、对信号s(n)逐点处理，按样点对s(n)间隔N点做M点滑动自相关，取模方得到C值。根据OFDM信号的特点，其循环前缀是OFDM符号有用信号的结尾部分的复制，因此循环前缀和有用信号的结尾部分信号具有相关性。OFDM信号的自相关函数可以表示成如下形式：其中，和分别表示信号和加性高斯噪声的能量，Tcp为循环前缀长度，Tu为有用信号长度，P表示当前s(t)为循环前缀信号的概率。从公式(1)中可以看出，当OFDM信号在延迟为零或有用信号长度时出现峰值。当信号s(t)存在载波频率偏差Δf时Rss(τ)＝E{s(t)ej2πΔfts*(t+τ)e-j2πΔf(t+τ)}＝Rss(τ)E{e-j2πΔfτ}＝Rss(τ)(2)因此，自相关函数不受载波频率偏差的影响。根据公式(1)中自相关函数，选取循环前缀的长度做滑动自相关，滑动自相关的C值按如下公式计算：当选取的信号段起点与OFDM符号起点相同时，得到的C值即为OFDM符号循环前缀的相关值。当选取的信号段起点与OFDM符号起点不等时，信号段的头尾不具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种目标OFDM信号的实时检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：1)采集待处理的信号数据，并将其转换为与目标OFDM符号速率匹配的复信号；2)对复信号进行逐点处理，按样点对复信号间隔N点做M点滑动自相关，其中M为目标OFDM信号的循环前缀样点数，N为有用信号的样点数，且N为2的幂次；3)计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量，并将两个能量值相乘的结果作为自适应门限值；4)根据步骤2)中得到滑动自相关的模值与自适应门限值之间的关系进行峰值点判断，当存在连续设定个数间隔为L的峰值点时，则确认检测到目标OFDM信号。

【技术特征摘要】
1.一种目标OFDM信号的实时检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：1)采集待处理的信号数据，并将其转换为与目标OFDM符号速率匹配的复信号；2)对复信号进行逐点处理，按样点对复信号间隔N点做M点滑动自相关，其中M为目标OFDM信号的循环前缀样点数，N为有用信号的样点数，且N为2的幂次；3)计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量，并将两个能量值相乘的结果作为自适应门限值；4)根据步骤2)中得到滑动自相关的模值与自适应门限值之间的关系进行峰值点判断，当存在连续设定个数间隔为L的峰值点时，则确认检测到目标OFDM信号。2.根据权利要求1所述的目标OFDM信号的实时检测方法，其特征在于，所述步骤4)中的判断为峰值点所采用的判断条件为：a·C>E其中C为滑动自相关的模值，s(n)为复信号，E为自适应门限值，a为修正系数。3.根据权利要求1或2所述的目标OFDM信号的实时检测方法，其特征在于，所述步骤1)中的复信号是将待处理信号经过变频、滤波和重采样处理后得到。4.根据权利要求1或2所述的目标OFDM信号的实时检测方法，其特征在于，所述步骤2)在进行自相关运算时将M点的累积和采用流水结构的累加器实现。5.根据权利要求1所述的目标OFDM信号的实时检测方法，其特征在于，所述步骤3)在计算复信号的M点能量和间隔N点复信号的M点能量时均采用流水结构的累加器实现。6.一种目标OFDM信号的实时检测装置，其特征在于，该实时检测装置包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，訾琳溁，胡涛，蒋腾，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41